工程材料知識(shí)點(diǎn)總結(jié)(全)

1、word專業(yè)資料第二章材料的性能1、布氏硬度布氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：測量誤差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。缺點(diǎn)：壓痕大，不能用于太薄件、成品件及比壓頭還硬的材料。適于測量退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼,鑄鐵及有色金屬的硬度（硬度少于450HB）。2、洛氏硬度HRA用于測量高硬度材料,如硬質(zhì)合金、表淬層和滲碳層。HRB用于測量低硬度材料,如有色金屬和退火、正火鋼等。HRC用于測量中等硬度材料，如調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等。洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：操作簡便，壓痕小，適用圍廣。缺點(diǎn)：測量結(jié)果分散度大。3、維氏硬度維氏硬度所用載荷小，壓痕淺，適用于測量零件表面的薄硬化層、鍍層及薄片材料的硬度，載荷可調(diào)圍大，對(duì)軟硬材料都適用。4、耐磨性是材料抵抗磨損的性能

2、，用磨損量來表示。分類有黏著磨損（咬合磨損）、磨粒磨損、腐蝕磨損。5、接觸疲勞：（滾動(dòng)軸承、齒輪）經(jīng)接觸壓應(yīng)力的反復(fù)長期作用后引起的一種表面疲勞剝落損壞的現(xiàn)象。6、蠕變：恒溫、恒應(yīng)力下，隨著時(shí)間的延長，材料發(fā)生緩慢塑變的現(xiàn)象。7、應(yīng)力強(qiáng)度因子：描述裂紋尖端附近應(yīng)力場強(qiáng)度的指標(biāo)。第三章金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶1、晶體中原子（分子或離子）在空間的規(guī)則排列的方式為晶體結(jié)構(gòu)。為便于描述晶體結(jié)構(gòu)，把每個(gè)原子抽象成一個(gè)點(diǎn)，把這些點(diǎn)用假想直線連接起來，構(gòu)成空間格架，稱為晶格。晶格中每個(gè)點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)，由一系列原子所組成的平面成為晶面。由任意兩個(gè)原子之間連線所指的方向稱為晶向。組成晶格的最小幾何組成單元稱為晶胞。晶胞的棱

3、邊長度、棱邊夾角稱為晶格常數(shù)。體心立方晶格晶格常數(shù)用邊長a表示，原子半徑為V3a/4，每個(gè)晶胞包含的原子數(shù)為1/8x8+1=2（個(gè)）屬于體心立方晶格的金屬有鐵、鉬、鉻等。面心立方晶格原子半徑為V2a/4，每個(gè)面心立方晶胞中包含原子數(shù)為1/8x8+1/2x6=4（個(gè)）典型金屬（金、銀、鋁、銅等）。密排六方晶格每個(gè)面心立方晶胞中包含原子數(shù)為為12x1/6+2*1/2+3=6（個(gè)）典型金屬鋅等。2、各向異性：晶體中不同晶向上的原子排列緊密程度及不同晶面間距是不同的，所以不同方向上原子結(jié)合力也不同，晶體在不同方向上的物理、化學(xué)、力學(xué)間的性能也有一定的差異，此特性稱為各向異性。晶體中的缺陷word專業(yè)資

4、料word專業(yè)資料1）點(diǎn)缺陷包括空位、間隙原子、置換原子。點(diǎn)缺陷的形成主要是由于原子在以各自的平衡位置為中心不停的作熱振動(dòng)的結(jié)果。2）線缺陷：在三維空間中兩維方向尺寸較小，另一維方向的尺寸相對(duì)較大的缺陷。位錯(cuò)是晶格中的某處有一列或若干列原子發(fā)生了某些有規(guī)律的錯(cuò)排現(xiàn)象。位錯(cuò)的基本形式：刃型位錯(cuò)、螺型位錯(cuò)。提高位錯(cuò)密度是金屬強(qiáng)化對(duì)重要途徑之一。1）面缺陷：尺寸在一維很小，另兩維較大的缺陷。常見的是：晶界和亞晶界1.2凝固1）晶體的結(jié)晶自由能的減少量等于在變化過程中所研究的物質(zhì)可對(duì)外界做功的能量。一個(gè)變化的自由能減少，則自發(fā)；自由能増加，則非自發(fā)。結(jié)晶的溫度條件：在該溫度下固態(tài)自由能液態(tài)自由能過冷度

5、：理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度之差。過冷度越大，液固之間能量狀態(tài)差越大，促使液體結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力越大。驅(qū)動(dòng)力達(dá)到一定值時(shí)，結(jié)晶才能進(jìn)行。冷卻速度越快，過冷度越大。2）非晶體的結(jié)晶非晶體是一種長程無序，短程有序的混合結(jié)構(gòu)；性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性。非晶體的凝固是在一個(gè)溫度圍逐漸完成的。122金屬的結(jié)晶1、液態(tài)金屬在理論結(jié)晶溫度以下開始結(jié)晶的現(xiàn)象稱過冷。理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差T稱過冷度，T=T0-T12、金屬的結(jié)晶過程金屬是由許多外形不規(guī)則，位向不同，大小不同的晶粒組成的多晶體。金屬結(jié)晶過程中，晶核形成有兩種形式：均勻形核和非均勻形核。由液體中排列規(guī)則的原子團(tuán)形成晶核稱均勻形核。以液體中存在的固態(tài)雜

6、質(zhì)為核心形核稱非均勻形核。3、影響形核和長大的因素及晶粒大小控制影響形核和長大的重要因素：冷卻速度（或過冷度）和難熔雜質(zhì)。過冷度較小時(shí)，形核率變化低于長大速度，晶核長大速度快，得粗晶粒。過冷度較大時(shí)，形核率的增長快些，得細(xì)晶粒。改變過冷度可控制結(jié)晶后晶粒的大小，過冷度可通過冷卻速度來控制。冷卻速度越快，過冷度越大，晶粒越細(xì)，金屬的性能越好（強(qiáng)度、塑性、韌性）。4、細(xì)化晶粒是提高金屬材料性能的重要途徑之一。（細(xì)晶強(qiáng)化）（1）增大過冷度1、金屬型代替砂型2、增大金屬型厚度3、降低金屬型預(yù)熱溫度4、提高液態(tài)金屬的冷卻能力。（2）變質(zhì)處理，在金屬澆注前添加變質(zhì)劑來改變晶粒的形狀或大小的處理方法。作用：

7、1.增大形核率；2.降低長大速率。附加振動(dòng)法（機(jī)械振動(dòng)、超聲波振動(dòng)、電磁振動(dòng)等）。5、金屬塑性變形后的加熱三個(gè)階段:回復(fù)再結(jié)晶晶粒長大（1）、回復(fù):溫度:回=（0.250.3）熔2.注:要消除殘余應(yīng)力,可采用回復(fù)處理,進(jìn)行一次250300攝氏度的低溫回火（2）、再結(jié)晶:1.再結(jié)晶:固態(tài)下,晶粒外形變化,但晶格類型不變影響:冷變形強(qiáng)化現(xiàn)象消失,殘余應(yīng)力完全消失3溫度:T再二0.4T熔4冷加工-在T再以下的加工過程熱加工-在T再以上的加工過程第四章二元合金合金：由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬元素與非金屬元素組成的，具有金屬特性的物質(zhì)。組元：組成合金的、最基本的單元。（組成合金的元素或穩(wěn)定的化合物

8、）相：合金中具有相同的物理、化學(xué)性能并與該系統(tǒng)的其余部分以界面分開的物質(zhì)部分。組織：用金相觀察法，在金屬及合金部看到的涉及晶體或晶粒的大小、方向、形狀、排列狀況等組成關(guān)系的構(gòu)造情況。相變：在一定條件下一種相轉(zhuǎn)變成另一稱相。1、固態(tài)合金中有兩類基本相：固溶體和金屬化合物。固溶體:合金在固態(tài)下，且元間會(huì)相互溶解，形成在某一組元晶格中包含其他組元的固相。溶劑:基礎(chǔ)金屬溶質(zhì)：合金元素固溶體一般具有與溶質(zhì)金屬相同的晶體結(jié)構(gòu)a）置換固溶體：溶質(zhì)原子代替一部分溶劑原子占據(jù)溶劑晶格中某些結(jié)點(diǎn)的位置。b）間隙固溶體：溶質(zhì)原子嵌入各結(jié)點(diǎn)間的間隙中。固溶強(qiáng)化：由于溶質(zhì)原子的溶入，使固溶體的晶格發(fā)生畸變，變形抗力增大

9、，合金的強(qiáng)度硬度升高。金屬間化合物：合金組元形成晶格類型與任一組元都不相同的新相。表達(dá)式：AmBnmn特點(diǎn)：熔點(diǎn)較高，硬度很高，脆性高。例如：滲碳體Fe3C彌散強(qiáng)化：金屬間化合物作為強(qiáng)化相彌散分布在固溶體基礎(chǔ)上，以提高其強(qiáng)度、硬度及耐磨性。二元合金相圖一、相圖：表達(dá)溫度、成分和相之間的關(guān)系，表明合金系中不同成分合金在不同溫度下，由哪些相組成以及這些相之間平衡關(guān)系的圖形。二、類型1）勻晶相圖定義：兩組元在液態(tài)和固態(tài)均能無限互溶。杠桿定律枝晶偏析：晶粒的成分不均勻現(xiàn)象。均勻化退火2）共晶相圖：兩組元在液態(tài)無限互溶，在固態(tài)有限溶解，并發(fā)生共晶反應(yīng)時(shí)所構(gòu)成的相圖。共晶反應(yīng)：Lc共晶溫度叫+Pe由兩個(gè)固

10、相組成的機(jī)械混合物，稱為共晶體。共晶體顯微組織：兩相交替分布，細(xì)小分散。包晶相圖及其他相圖包晶相圖：兩組元在液態(tài)下無限互溶，在固態(tài)有限溶解，并發(fā)生包晶反應(yīng)時(shí)的相圖鐵碳合金相變基礎(chǔ)知識(shí)鐵碳平衡相圖主要特性點(diǎn)書上圖4-19簡化的Fe-Fe3C相圖中各特性點(diǎn)的溫度、碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)及含義點(diǎn)的符號(hào)溫度/C碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%說明A15380純鐵溶點(diǎn)C11484.30共晶點(diǎn),LCAE+Fe3CD12276.69滲碳體溶點(diǎn)E11482.11碳在Y-Fe中的最大溶解度F11486.69滲碳體G9120a-FeY-Fe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)(A3)K7276.69滲碳體成分點(diǎn)P7270.0218碳在a-Fe中的最大溶解度S727

11、0.77共析點(diǎn)，AS-Fp+Fe3CQ6000.0057600C時(shí)碳在a-Fe中的溶解度2主要特性線a、ACD線和AECF線ACD線是液相線，AECF線是固相線。b、ECF線共晶線溫度1148C。c、PSK線共析線溫度727C,又稱A1線。d、GS線A3線。e、ES線Acm線。f、PQ線碳在鐵素體中的溶解度線。3相區(qū)單相區(qū)F、A、L和Fe3C四個(gè)。兩相區(qū)L+A、L+Fe3C、A+F、F+Fe3C和A+Fe3C五個(gè)。一、基本相j固溶體：鐵素體F奧氏體A金屬間化合物：滲碳體Fe3C1）F:碳在a-Fe中形成的間隙固溶體（體心立方）特性：強(qiáng)度、硬度不高，塑性和韌性良好。2）A:碳在Y-Fe中形成的間

12、隙固溶體（體心立方）特性：良好的塑性和較低的變形抗力，適于壓力加工。3）Fe3C:碳濃度超過固溶體溶解度后，多余的碳與鐵形成金屬間化合物，含碳量為6.69%。特性：硬度高、脆性大，作為強(qiáng)化相存在。分析1）共晶反應(yīng)ECF為共晶線L4.30%111.0%時(shí)，因?yàn)橛芯W(wǎng)狀Fe3C存在，所以強(qiáng)度下降。五、鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變奧氏體形成過程鋼在加熱時(shí)珠光體向奧氏體的轉(zhuǎn)變過程稱為奧氏體化。該過程遵循形核和長大的相變基本規(guī)律，它通過以下四個(gè)基本階段來完成，如圖3.33所示。奧氏體形核2)奧氏體晶核長大殘余滲碳體溶解奧氏體成分均勻化(a)形核(b)長大(c)殘余Fe3C溶解(d)A均勻化圖3.33共析鋼的奧氏體形成

13、過程示意圖奧氏體晶粒度及其影響因素鋼加熱時(shí)所獲得的奧氏體晶粒大小，對(duì)冷卻轉(zhuǎn)變后鋼的性能影響很大。晶粒細(xì)小均勻，冷卻后鋼的組織則彌散，強(qiáng)度與塑性、韌性較高。a）起始晶粒度：奧氏體化剛剛完成時(shí)的晶粒大小特點(diǎn):難以測量，在實(shí)際生產(chǎn)中意義不大b）實(shí)際晶粒度:鋼在某一具體加熱條件下獲得的奧氏體晶粒大?。ㄖ苯佑绊戜摾鋮s后的力學(xué)性能）特點(diǎn)：細(xì)小均勻，但提高溫度或延長保溫時(shí)間會(huì)使晶粒長大。c）本質(zhì)晶粒度：鋼在規(guī)定加熱條件下（930弋10弋保溫3h8h）加熱時(shí)奧氏體晶粒長大的傾向，可分為兩類：甲本質(zhì)細(xì)晶粒鋼：晶粒長大傾向小9本質(zhì)粗晶粒鋼：晶粒長大傾向大鋼中加入合金元素對(duì)奧氏體化主要有下列影響：1）延緩鋼的奧氏體

14、化過程2）細(xì)化奧氏體晶粒2、合金的結(jié)晶只有在緩慢冷卻條件下才能得到成分均勻的固溶體。但實(shí)際冷速較快，結(jié)晶時(shí)固相中的原子來不及擴(kuò)散，使先結(jié)晶出的枝晶軸含有較多的高熔點(diǎn)元素（如Cu-Ni合金中的Ni）,后結(jié)晶的枝晶間含有較多的低熔點(diǎn)元素（如Cu-Ni合金中的Cu）。3、在一個(gè)枝晶圍或一個(gè)晶粒圍成分不均勻的現(xiàn)象稱作枝晶偏析。4、冷速越大，液固相線間距越大，枝晶偏析越嚴(yán)重。5、當(dāng)兩組元在液態(tài)下完全互溶，在固態(tài)下有限互溶,并發(fā)生共晶反應(yīng)時(shí)所構(gòu)成的相圖稱作共晶相圖。6、在一定溫度下，由一定成分的液相同時(shí)結(jié)晶出兩個(gè)成分和結(jié)構(gòu)都不相同的新固相的轉(zhuǎn)變稱作共晶轉(zhuǎn)變或共晶反應(yīng)。7、共晶組織，固態(tài)金屬自高溫冷卻時(shí)，從

15、同一母相中同時(shí)析出，緊密相鄰的兩種或多種不同的相構(gòu)成的組織。8、共晶組織中的相稱共晶相。9、共析反應(yīng)（共析轉(zhuǎn)變）是指在一定溫度下，由一定成分的固相同時(shí)析出兩個(gè)成分和結(jié)構(gòu)完全不同的新固相的過程。10、固溶體合金液固相線間距越大、偏析傾向大,樹枝晶發(fā)達(dá),流動(dòng)性降低,補(bǔ)縮能力下降,分散縮孔增加.11、共晶合金結(jié)晶溫度低，流動(dòng)性好，縮孔集中，偏析小，鑄造性能好。12、直接從液相中結(jié)晶出的固相稱一次相或初生相。13、由已有固相析出的新固相稱二次相或次生相。14、組織組成物是指組成合金顯微組織的獨(dú)立部分。【注意組織組成物和相組成物的區(qū)別】15、含碳量為0.0218%2.11%的稱鋼16、含碳量為2.11%

16、6.69%的稱鑄鐵。17、亞共析鋼隨含碳量增加，P量增加，鋼的強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性下降。18、含碳量對(duì)工藝性能的影響切削性能:中碳鋼合適可鍛性能:低碳鋼好焊接性能:低碳鋼好鑄造性能:共晶合金好熱處理性能:以后章節(jié)介紹第五章金屬的塑性變形與再結(jié)晶1、滑移的定義和現(xiàn)象；（采用掛圖和幻燈講解），這里有五個(gè)問題：滑移線、滑移帶、滑移距離、滑移面和滑移方向；2、滑移系：一個(gè)滑移面和一個(gè)滑移方向構(gòu)成一個(gè)滑移系，滑移系的數(shù)目決定了金屬的塑性好壞，其數(shù)目越多，塑性越好；體心立方晶格：6x2=12個(gè)滑移系；塑性較低好；如鐵、鉻等；面心立方晶格：4x3=12個(gè)滑移系；塑性最好；如金、銀、銅、鋁等；密排六方晶

17、格：1x3=3個(gè)滑移系；塑性最差；如鋅、鎘等；3、滑移的機(jī)理：非剛性滑動(dòng)，而是由位錯(cuò)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。1）只有位錯(cuò)線附近的少數(shù)原子移動(dòng)；2）原子移動(dòng)的距離小于一個(gè)原子間距；總結(jié)：金屬的塑性變形是由滑移這種方式進(jìn)行的，而滑移又是通過位錯(cuò)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。所以，只要阻礙位錯(cuò)的移動(dòng)就可以阻礙滑移的進(jìn)行，從而提高了塑性變形的抗力，使強(qiáng)度提高。金屬材料常用的五種強(qiáng)化手段（固溶強(qiáng)化、加工硬化、晶粒細(xì)化、彌散強(qiáng)化、淬火強(qiáng)化）都是通過這種機(jī)理實(shí)現(xiàn)的。4、滑移是指晶體的一部分沿一定的晶面和晶向相對(duì)于另一部分移動(dòng)了原子間距的整數(shù)倍5、滑移部位：滑移常沿晶體中原子密度最大的晶面和晶向發(fā)生。因原子密度最大的晶面和晶向之間原子

18、間距最大，結(jié)合力最弱，產(chǎn)生滑移所需切應(yīng)力最小。6、滑移系：滑移系越多，金屬發(fā)生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向?qū)λ苄缘呢暙I(xiàn)比滑移面更大。7、孿生是指晶體的一部分沿一定晶面和晶向相對(duì)于另一部分所發(fā)生的切變。8、隨冷塑性變形量增加，金屬的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象稱加工硬化。1、加熱可使原子擴(kuò)散能力增加，金屬將依次發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大2、回復(fù)是指在加熱溫度較低時(shí)，由于金屬中的點(diǎn)缺陷及位錯(cuò)近距離遷移而引起的晶某些變化3、最低再結(jié)晶溫度：T再uO.4T熔4、加熱溫度越高，保溫時(shí)間越長，金屬的晶粒越粗大，加熱溫度的影響尤為顯著。5、當(dāng)變形度很小時(shí)，晶格畸變小，不足以引起再結(jié)晶.

19、6、當(dāng)超過臨界變形度后，隨變形程度增加，變形越來越均勻，再結(jié)晶時(shí)形核量大而均勻，使再結(jié)晶后晶粒細(xì)而均勻，達(dá)到一定變形量之后，晶粒度基本不變。7、金屬經(jīng)冷變形后,組織處于不穩(wěn)定狀態(tài),有自發(fā)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)的傾向。但在常溫下，原子擴(kuò)散能力小,不穩(wěn)定狀態(tài)可長時(shí)間維持。8、回復(fù)是指在加熱溫度較低時(shí)，由于金屬中的點(diǎn)缺陷及位錯(cuò)近距離遷移而引起的晶某些變化。在回復(fù)階段，金屬組織變化不明顯，其強(qiáng)度、硬度略有下降，塑性略有提高，但應(yīng)力、電阻率等顯著下降。9、去應(yīng)力退火：（也是回復(fù)的過程）將冷變形金屬低溫加熱，既穩(wěn)定組織又保留加工硬化的熱處理方法。金屬組織變化不明顯，其強(qiáng)度、硬度略有下降，塑性略有提高，但應(yīng)力、電阻

20、率等顯著下降。10、再結(jié)晶：冷變形組織在加熱時(shí)重新徹底改組的過程。金屬的強(qiáng)度、硬度下降，塑性、韌性提高，加工硬化消失。晶粒的形狀開始發(fā)生變化，由破碎拉長的晶粒變?yōu)樾碌耐暾牡容S晶粒。再結(jié)晶也是一個(gè)晶核形成和長大的過程，但不是相變過程。11、把消除加工硬化的熱處理稱為再結(jié)晶退火12、晶粒粗大會(huì)使金屬的強(qiáng)度下降，尤其是塑性和韌性降低。13、低于再結(jié)晶溫度的加工稱為冷加工，而高于再結(jié)晶溫度的加工稱為熱加工。14、提高塑性變形抗力的途徑：1）細(xì)化晶粒2）形成固溶體3）形成第二相4）采用冷加工變形二、提高塑性變形抗力的途徑（1）細(xì)化晶粒os=oO+Kd-1/2d晶粒尺寸，。0、K材料常數(shù)（2）形成固溶體

21、固溶后，基體晶格畸變，滑移面變得“粗糙，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力f,如淬火（3）形成第二相彌散分布的第二相可以阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，第二相粒徑0.1-0.2|j時(shí)，這種阻擋效果最好（4）采用冷加工變形冷加工造成加工硬化，即位錯(cuò)密度f,位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻。word專業(yè)資料word專業(yè)資料第六章金屬熱處理及材料改性1、在臨界點(diǎn)以上加熱，目的是獲得均勻的奧氏體組織，稱奧氏體化。2、奧氏體的形成過程第一步奧氏體晶核形成：首先在與Fe3C相界形核。第二步奧氏體晶核長大：晶核通過碳原子的擴(kuò)散向和Fe3C方向長大。第三步殘余Fe3C溶解：鐵素體的成分、結(jié)構(gòu)更接近于奧氏體因而先消失。殘余的Fe3C隨保溫時(shí)間延長繼續(xù)溶解直至消失。第四步

22、奧氏體成分均勻化：Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通過長時(shí)間保溫使奧氏體成分趨于均勻。3、處于臨界點(diǎn)A1以下的奧氏體稱過冷奧氏體。過冷奧氏體是非穩(wěn)定組織，遲早要發(fā)生轉(zhuǎn)變。隨過冷度不同，過冷奧氏體將發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變?nèi)N類型轉(zhuǎn)變。4、退火：（完全退火、等溫退火、球化退火、去應(yīng)力退火）將工件加熱到臨界點(diǎn)（Ac1、Ac3）以上或以下某一溫度經(jīng)過適當(dāng)保溫后緩慢冷卻，一般是隨爐冷卻的一種工藝操作過程。目的：（1）改善組織和使成分均勻化，以提高鋼的性能。（2）消除不平衡的強(qiáng)化狀態(tài)。（3）經(jīng)過重結(jié)晶以細(xì)化晶粒、改善組織，為最終熱處理做好組織上的準(zhǔn)備。5、正火：將鋼加熱到Ac3或A

23、ccm以上3050C,經(jīng)適當(dāng)保溫后在空氣中冷卻的一種操作工藝。目的：（1）普通構(gòu)件的最終熱處理，正火可使粗大組織細(xì)化、均勻化。2）重要零件的預(yù)先熱處理。（3）對(duì)于過共析鋼、軸承鋼和工具鋼等用正火消除鋼狀Fe3C,以利于球化退火，同時(shí)細(xì)化晶粒，并為淬火做組織準(zhǔn)備。正火和退火的選擇：低碳鋼（正火），中、高碳鋼（退火）6、淬火：將鋼加熱到Ac3或Ac1以上30-50弋，經(jīng)保溫?zé)负罂炖洌笰向M轉(zhuǎn)變的一種操作工藝過程。目的：提高鋼的強(qiáng)度和硬度，得到的組織是M（淬火溫度不能過低和太高）冷卻介質(zhì)的確定：水：用于形狀簡單和大截面碳鋼零件的淬火。鹽水：用于形狀簡單和截面尺寸較大的碳鋼工件的淬火。油：用于合金

24、鋼和小尺寸碳鋼工件的淬火。熔融鹽堿：用于形狀復(fù)雜、尺寸較小和變形要求較嚴(yán)格的零件，經(jīng)常用于分級(jí)淬火和等溫淬火的工藝。淬硬性：鋼淬火時(shí)的硬化能力。淬透性:：以在規(guī)定條件下鋼試樣淬硬溫度和改變分布表征的材料特性稱為淬透性。7、回火：將淬火鋼加熱到Ac1以下某一溫度，經(jīng)適當(dāng)保溫后冷卻到室溫的一種操作工藝過程。目的：（1）使淬火后的M和A殘轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的組織，防止零件在使用過程中發(fā)生尺寸和形狀的變化，特別是精密零件。（2）防止變形和開裂，降低脆性。（3）通過回火調(diào)整零件的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性，以滿足對(duì)零件設(shè)計(jì)和使用的要求?；鼗饡r(shí)性能的變化：隨回火溫度升高，強(qiáng)度和硬度下降，塑性和韌性增加。低溫回火（10

25、0250攝氏度）回火馬氏體中溫回火（250500攝氏度）回火托氏體高溫回火（500650攝氏度）回火索氏體調(diào)質(zhì)處理=淬火+高溫回火注：退火和正火為預(yù)備熱處理，淬火和回火為最終熱處理。8、合金元素對(duì)鋼回火的影響（三方面）：提高回火穩(wěn)定性產(chǎn)生二次硬化回火脆性9、表面熱處理：a表面化學(xué)熱處理（滲碳、滲氮、碳氮共滲及其它）b表面淬火（感應(yīng)加熱表面淬火、激光加熱表面淬火）化學(xué)氣相沉積物理氣相沉積e離子注入10、金屬的合金化：合金強(qiáng)化：固溶強(qiáng)化：強(qiáng)化效果的影響因素：1.與溶質(zhì)原子引起的畸變程度有關(guān)與溶質(zhì)原子的數(shù)量有關(guān)注：固溶強(qiáng)化在提高強(qiáng)度、硬度的同時(shí)，仍然保持相當(dāng)好的塑性、韌性第二相強(qiáng)化：相界面的晶格畸變

26、程度越大或第二相的彌散度越大，強(qiáng)度、硬度越高，對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力作用越大，強(qiáng)化效果也越顯著。第二相的強(qiáng)化效果除了與其本身的性能有關(guān)外，還與其形狀、分布及大小密度相關(guān)細(xì)晶強(qiáng)化第七章合金鋼鋼的分類和編號(hào)一）鋼的分類低碳鋼（c=0.25%）碳素鋼中碳鋼(C=0.30%-0.60%)高碳鋼(C=0.60%)按化學(xué)成分分按合金元素種類分硼鉻鎳鋼合金鋼硅錳剛低合金鋼（合金兀素含量5%）按合金兀素含量分中合金鋼（合金兀素含量為5%10%）高合金鋼（合金兀素含量10%）普通鋼（S0.05%,P=0.%）尤質(zhì)鋼(S=0.030%,P=0.%)按質(zhì)量分二高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼(S=0.020%,P=0.030%)特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼(S

27、=0.015%,P=0.025%)建筑工程用鋼了程用鋼橋梁工程用鋼船舶工程用鋼結(jié)構(gòu)鋼車輛工程用鋼調(diào)質(zhì)鋼機(jī)器用鋼廠滲碳鋼按用途分彈簧鋼軸承鋼刃具鋼工具鋼模具鋼量具鋼不銹鋼特殊鋼耐熱鋼耐磨鋼結(jié)構(gòu)鋼普通結(jié)構(gòu)鋼（包括碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼）冶煉簡單，成本低，具有相當(dāng)?shù)牧W(xué)性能（即馬馬虎虎的性能），能滿足工程用剛的良好焊接性，冷成型性（鍛壓），和較高強(qiáng)度的要求，顧用量很大、成分特點(diǎn)：碳含量通常在0.4%以下，當(dāng)強(qiáng)度要求高時(shí)，含碳量就去上限（最大值）。在含碳量小于0.2%的低碳鋼的基礎(chǔ)上，加入少量合金元素（總量小于3%）而形成低合金高強(qiáng)度合金鋼。Mn是強(qiáng)化的基本元素，即古榕強(qiáng)化，又降低了A3點(diǎn)，即

28、提高強(qiáng)度又改善塑性和韌性。熱處理特點(diǎn)：這類鋼一半不進(jìn)行而處理，大多在熱軋狀態(tài)下火熱軋后正火狀態(tài)下使用。組織為鐵素體和少量珠光體。當(dāng)然，如有需要，也可以進(jìn)行相應(yīng)的熱處理。優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼（包括優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼）非金屬夾雜物少，質(zhì)量級(jí)別高，一半在熱處理后使用。性能要求：良好的塑性和焊接性能。適用于制造冷沖壓和焊接件。表面硬而耐磨，具有較高韌性和足夠強(qiáng)度。適用于在沖擊和磨損條件下的零件，如汽車上的變速齒輪，燃機(jī)上的凸輪，活塞銷。高屈服點(diǎn)，屈強(qiáng)比，高疲勞強(qiáng)度，足夠的塑性韌性。綜合性能好。適用于齒輪，軸類件，連桿。成分特點(diǎn)：含碳量：低碳：含碳量一半在0.25%以下。中碳：一般在0.25%-0.55%

29、，這類鋼通常經(jīng)過調(diào)制處理，故也稱調(diào)制剛。（綜合性能好）中高碳：一般為0.45%-0.85%。主要用于制造彈性元件。高碳：一般為0.95%-1.15%，保證高硬度和耐磨度。主要用于制造滾動(dòng)軸承。合金化特點(diǎn)：（主要是Cr,Ni,Si,Mn等兀素）熱處理特點(diǎn)：機(jī)器零件的制造工藝流程一般為：下料毛坯成型（鍛造等）預(yù)備熱處理粗加工最終熱處理精加工裝配預(yù)備熱處理（通常是退火或正火）目的是：降低硬度，更于切削，為淬火做好組織準(zhǔn)備。完全退火。退火后為F+P（S）b球化退火最終熱處理a淬火+高溫回火。主要用于調(diào)制剛。處理后為回火索氏體。具有良好的綜合力學(xué)性能。適用于受力復(fù)雜的零件，如齒輪，連桿，螺栓等。b淬火+

30、中溫回火。主要用于彈簧鋼名主力后為回火托式體。具有高彈性極限，屈服點(diǎn)，和屈強(qiáng)比。c淬火+低溫回火。主要用于滾動(dòng)軸承鋼，處理后的組織為回火馬氏體和未融碳化物及參與奧氏體。具有高硬度耐磨性用于制造各種滾動(dòng)軸承d滲碳+淬火+低溫回火。主要用于滲碳鋼。工具鋼工具鋼按化學(xué)成分可分為碳素工具鋼，低合金工具鋼。中合金工具鋼和鋼合金工具鋼。按用途份則分為刃具鋼，模具鋼和量具鋼。性能要求：高硬度，高耐磨，高耐熱，足夠的韌性塑性。成分特點(diǎn)含碳量：中碳：一般為0.3%-0.6%主要用于熱做模具鋼。高碳：一般為0.65%-1.35%。主要用于碳素工具鋼，地和經(jīng)工具鋼和高速鋼。超高碳：1.4%-2.3%。主要用于高鉻冷

31、作工具鋼合金化特點(diǎn)：低合金化：合金元素小于5%。中高合金化：合金元素大于5%鍛造與熱處理特點(diǎn)鍛造預(yù)備熱處理完全退火用于熱做模具鋼球化退火用于碳素工具鋼，低合金工具鋼，高速鋼，冷作模具鋼和部分熱做模具鋼。最終熱處理淬火+高溫回火正常淬火+低溫回火（一次硬化法）高溫淬火+多次高溫回火（二次硬化法）具體參見課本91頁特殊性能鋼不銹鋼一金屬腐蝕的一般概念:得失電子。二成分特點(diǎn)：含碳量：低碳或超低碳，一般小于0.2%。含碳量越低，則晶間腐蝕傾向越小，耐蝕性越好。中碳或高碳,一般都是馬氏體不銹鋼合金化特點(diǎn):Cr,Ni是主要元素一，熱處理特點(diǎn)：淬火+回火，主要用于馬氏體不銹鋼固溶處理常用于奧氏體不銹鋼。第八

32、章鑄鐵含碳量在2%以上的鐵碳合金。工業(yè)用鑄鐵一般含碳量為2%4%。碳在鑄鐵中多以石墨形態(tài)存在，有時(shí)也以滲碳體形態(tài)存在。除碳外，鑄鐵中還含有1%3%的硅，以及錳、磷、硫等元素。合金鑄鐵還含有鎳、鉻、鉬、鋁、銅、硼、釩等元素。碳、硅是影響鑄鐵顯微組織和性能的主要元素。鑄鐵可分為：灰口鑄鐵。含碳量較高(2.7%4.0%),碳主要以片狀石墨形態(tài)存在，斷口呈灰色，簡稱灰鐵。熔點(diǎn)低(11451250C),凝固時(shí)收縮量小，抗壓強(qiáng)度和硬度接近碳素鋼，減震性好。用于制造機(jī)床床身、汽缸、箱體等結(jié)構(gòu)件。白口鑄鐵。碳、硅含量較低，碳主要以滲碳體形態(tài)存在，斷口呈銀白色。凝固時(shí)收縮大，易產(chǎn)生縮孔、裂紋。硬度高，脆性大，不

33、能承受沖擊載荷。多用作可鍛鑄鐵的坯件和制作耐磨損的零部件。可鍛鑄鐵。由白口鑄鐵退火處理后獲得，石墨呈團(tuán)絮狀分布，簡稱韌鐵。其組織性能均勻，耐磨損，有良好的塑性和韌性。用于制造形狀復(fù)雜、能承受強(qiáng)動(dòng)載荷的零件。球墨鑄鐵將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)球化處理后獲得，析出的石墨呈球狀，簡稱球鐵。比普通灰口鑄鐵有較高強(qiáng)度、較好韌性和塑性。用于制造燃機(jī)、汽車零部件及農(nóng)機(jī)具等。蠕墨鑄鐵。將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)蠕化處理后獲得，析出的石墨呈蠕蟲狀。力學(xué)性能與球墨鑄鐵相近，鑄造性能介于灰口鑄鐵與球墨鑄鐵之間。用于制造汽車的零部件。合金鑄鐵普通鑄鐵加入適量合金元素(如硅、錳、磷、鎳、鉻、鉬、銅、鋁、硼、釩、錫等)獲得。合金元素使鑄鐵的

34、基體組織發(fā)生變化，從而具有相應(yīng)的耐熱、耐磨、耐蝕、耐低溫或無磁等特性。用于制造礦山、化工機(jī)械和儀器、儀表等的零部件。鑄鐵的分類分類方法分類名稱說明1按斷口顏色分灰鑄鐵這種鑄鐵中的碳大部分或全部以自由狀態(tài)的片狀石墨形式存在，其斷口呈暗灰色，有一定的力學(xué)性能和良好的被切削性能，普遍應(yīng)用于工業(yè)中白口鑄鐵白口鑄鐵是組織中完全沒有或幾乎完全沒有石墨的一種鐵碳合金，其斷口呈白亮色，硬而脆，不能進(jìn)行切削加工，很少在工業(yè)上直接用來制作機(jī)械零件。由于其具有很高的表面硬度和耐磨性，又稱激冷鑄鐵或冷硬鑄鐵麻口鑄鐵麻口鑄鐵是介于白口鑄鐵和灰鑄鐵之間的一種鑄鐵，其斷口呈灰白相間的麻點(diǎn)狀，性能不好，極少應(yīng)用2按化學(xué)成分分

35、普通鑄鐵是指不含任何合金元素的鑄鐵，如灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵等合金鑄鐵是在普通鑄鐵加入一些合金元素，用以提高某些特殊性能而配制的一種高級(jí)鑄鐵。如各種耐蝕、耐熱、耐磨的特殊性能鑄鐵3按生產(chǎn)方法和組織性能分普通灰鑄鐵參見灰鑄鐵”孕育鑄鐵這是在灰鑄鐵基礎(chǔ)上，采用變質(zhì)處理”而成，又稱變質(zhì)鑄鐵。其強(qiáng)度、塑性和韌性均比一般灰鑄鐵好得多，組織也較均勻。主要用于制造力學(xué)性能要求較高，而截面尺寸變化較大的大型鑄件可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵是由一定成分的白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火而成，比灰鑄鐵具有較高的韌性，又稱韌性鑄鐵。它并不可以鍛造，常用來制造承受沖擊載荷的鑄件球墨鑄鐵簡稱球鐵。它是通過在澆鑄前往鐵液中加入一定量的球化劑

36、和墨化劑，以促進(jìn)呈球狀石墨結(jié)晶而獲得的。它和鋼相比，除塑性、韌性稍低外，其他性能均接近，是兼有鋼和鑄鐵優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)良材料，在機(jī)械工程上應(yīng)用廣泛特殊性能鑄鐵這是一種有某些特性的鑄鐵，根據(jù)用途的不同，可分為耐磨鑄鐵、耐熱鑄鐵、耐蝕鑄鐵等。大都屬于合金鑄鐵，在機(jī)械制造上應(yīng)用較廣泛鑄鐵-熱處理工藝消除應(yīng)力退火由于鑄件壁厚不均勻，在加熱，冷卻及相變過程中，會(huì)產(chǎn)生效應(yīng)力和組織應(yīng)力。另外大型零件在機(jī)加工之后其部也易殘存應(yīng)力，所有這些應(yīng)力都必須消除。去應(yīng)力退火通常的加熱溫度為500550弋保溫時(shí)間為28h,然后爐冷(灰口鐵)或空冷(球鐵)。采用這種工藝可消除鑄件應(yīng)力的90-95%，但鑄鐵組織不發(fā)生變化。若溫度超過

37、550弋或保溫時(shí)間過長，反而會(huì)引起石墨化，使鑄件強(qiáng)度和硬度降低。消除鑄件白口的高溫石墨化退火鑄件冷卻時(shí)，表層及薄截面處，往往產(chǎn)生白口。白口組織硬而脆、加工性能差、易剝落。因此必須采用退火(或正火)的方法消除白口組織。退火工藝為：加熱到550-950C保溫25h,隨后爐冷到500-550C再出爐空冷。在高溫保溫期間，游高滲碳體和共晶滲碳體分解為石墨和A,在隨后護(hù)冷過程中二次滲碳體和共析滲碳體也分解，發(fā)生石墨化過程。由于滲碳體的分解，導(dǎo)致硬度下降，從而提高了切削加工性。球鐵的正火球鐵正火的目的是為了獲得珠光體基體組織，并細(xì)化晶粒，均勻組織，以提高鑄件的機(jī)械性能。有時(shí)正火也是球鐵表面淬火在組織上的準(zhǔn)

38、備、正火分高溫正火和低溫正火。高溫正火溫度一般不超過950980C,低溫正火一般加熱到共折溫度區(qū)間820860C。正火之后一般還需進(jìn)行四人處理，以消除正火時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力。4球鐵的淬火及回火為了提高球鐵的機(jī)械性能，一般鑄件加熱到Afcl以上3050C（Afc1代表加熱時(shí)A形成終了溫度），保溫后淬入油中，得到馬氏體組織。為了適當(dāng)降低淬火后的殘余應(yīng)力，一般淬火后應(yīng)進(jìn)行回火，低溫回火組織為回火馬氏作加殘留貝氏體再加球狀石墨。這種組織耐磨性好，用于要求高耐磨性，高強(qiáng)度的零件。中溫回火溫度為350-500C回火后組織為回火屈氏體加球狀石墨，適用于要求耐磨性好、具有一定效穩(wěn)定性和彈性的厚件。高溫回火溫度為50

39、0-60DC,回火后組織為回火索氏作加球狀石墨，具有韌性和強(qiáng)度結(jié)合良好的綜合性能，因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。球鐵的多溫淬火球鐵經(jīng)等溫淬火后可以獲得高強(qiáng)度，同時(shí)兼有較好的塑性和韌性。多溫淬火加熱溫度的選擇主要考慮使原始組織全部A化、不殘留F，同時(shí)也避免A晶粒長大。加熱溫度一般采用Afcl以上3050C,等溫處理溫度為0350C以保證獲得具有綜合機(jī)械性能的下貝氏體組織。稀土鎂鋁球鐵等溫淬火后ob=12001400MPa,ak=33.6J/cm2,HRC二4751。但應(yīng)注意等溫淬火后再加一道回火工序。表面淬火為了提高某些鑄件的表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，可采用表面淬火?；诣T鐵及球鐵鑄件均可進(jìn)行表面淬火。

40、一般采用高（中）頻感應(yīng)加熱表面淬火和電接觸表面淬火。化學(xué)熱處理對(duì)于要求表面耐磨或抗氧化、耐腐蝕的鑄件，可以采用類似于鋼的化學(xué)熱處理工藝，如氣體軟氯化、氯化、滲硼、滲硫等處理。鑄鐵的焊接性鑄鐵含碳量高，塑性差，組織不均勻，焊接性很差，在焊接時(shí)，一般容易出現(xiàn)以下問題：1、焊后易產(chǎn)生白口組織2、焊后易出現(xiàn)裂紋3、焊后易產(chǎn)生氣孔因此，在生產(chǎn)中，鑄鐵是不作為焊接材料的一般只用來焊補(bǔ)鑄鐵件的鑄造缺陷以及局部破壞的鑄鐵件。鑄鐵的焊補(bǔ)一般采用氣焊或焊條電弧焊。第九章有色金屬及其合金5.3.1鋁及其合金1純鋁1、比重小，比強(qiáng)高。2、具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好3、加工性能好，焊接性能好。2鋁合金分類根

41、據(jù)成分和工藝性能特點(diǎn)分為：形變鋁合金，鑄造鋁合金（結(jié)合書中P107圖5-3-1【1】形變鋁合金（1）防銹鋁合金：代號(hào)LF”，所含合金元素錳、鎂，主要作用是產(chǎn)生固溶強(qiáng)化和提高耐腐蝕性。（2）硬鋁合金：代號(hào)LY”時(shí)效處理強(qiáng)化（3）超硬鋁：代號(hào)LC”，室溫強(qiáng)度最高（4）鍛造鋁合金：代號(hào)LD”，固溶處理和人工時(shí)效強(qiáng)化【2】鑄造鋁合金：代號(hào)ZL，常用鑄造鋁合金分為al-si,al-mg,al-cu,al-zn系，應(yīng)用最廣的是AL-SI系合金（1）鋁硅鑄造鋁合金舉例ZL102（2）其他鑄造鋁合金：鑄造鋁銅合金，鑄造鋁鎂合金，鑄造鋁鋅合金5.3.2銅及其合金1純銅（1）又稱為紫銅，相對(duì)密度為8.96，熔點(diǎn)為

42、1083度。具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性以及抗大氣腐蝕性抗磁性金屬（2）工業(yè)純銅有T1T2T3T4四個(gè)牌號(hào)，T后數(shù)字越大，純度越低2黃銅（1）以ZN為主要合金元素，用H+平均含銅量（2）普通黃銅的組織和性能受含鋅量的影響，工業(yè)黃銅中的鋅含量不超過47%（3）根據(jù)退火組織分為單相黃銅和雙相黃銅（4）為了改善黃銅的某些性能加入一些其他的合金元素3青銅工業(yè)上以鋁、硅、鈹、錳、鉛、鈦等為主加元素的銅合金編號(hào)為“Q+主加兀素符號(hào)+主加兀素含量鑄造青銅前面加Z錫青銅以SN為主加元素，組織性能與含SN量有關(guān)見書上P113圖5-3-8含SN量低于8%的塑性好，適于壓力加工，成為壓力加工錫青銅，大于10%成為鑄造錫青

43、銅【2】鋁青銅以鋁為主加元素，力學(xué)性能受含鋁量的影響書P114圖5-3-9強(qiáng)度高、抗腐蝕性和鑄造型均好3】鈹青銅進(jìn)行固溶時(shí)效處理，力學(xué)性能與含BE量及時(shí)效處理工藝有關(guān)主要用于制造精密儀器、儀表的彈性元件、耐磨零件等5.3.3軸承合金編號(hào)為“ZCH+基本元素+主加元素+主加元素含量+輔加元素含量”1錫基軸承合金是SN-SB-CU系合金，膨脹系數(shù)和摩擦系數(shù)小，良好的導(dǎo)熱、抗蝕性和工藝性，適于制造重要的軸承2鉛基軸承合金是PB-SB-SN-CU系合金，性能低于錫基軸承合金，但是由于價(jià)格便宜，常用作低速低載荷的軸承材料3其他軸承合金銅基、鋁基軸承合金5.3.4其他有色金屬及其合金1鈦及其合金（1）鈦是銀白色金屬，相對(duì)密度小，熔點(diǎn)為1668度，導(dǎo)熱性差（2）鈦合金分為：三類2鎂及其合金（1）鎂的相對(duì)密度為1.74，具有很高的化學(xué)活性，易在空氣中形成疏松多孔的氧化膜（2）鎂合金可以分為加工鎂合金、鑄造鎂合金制造飛行器中的零件4鋅及其合金（1）鋅的熔點(diǎn)低，抗大氣腐蝕性良好，再結(jié)晶溫度在室溫以下（2）鋁